Dodano: 12 lipca 2022r.

Teleskop Webba otwiera oczy na Wszechświat. Oficjalny początek pracy naukowej i pakiet pierwszych zdjęć

NASA opublikowała pierwszy pakiet pełnowymiarowych zdjęć i danych spektroskopowych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. To najostrzejsze obrazy w podczerwieni odległego Wszechświata. Publikacja pierwszych zdjęć oznacza oficjalny początek działań naukowych teleskopu Webba.

Teleskop Webba otwiera oczy na Wszechświat. Oficjalny początek pracy naukowej i pakiet pierwszych zdjęć

 

W końcu doczekaliśmy się. Po długim okresie kalibracji poszczególnych instrumentów Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) NASA opublikowała pierwsze pełnokolorowe i w pełnej rozdzielczości obrazy uchwycone przez kosmiczne obserwatorium.

Początkiem czerwca NASA, ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) i CSA (Kanadyjska Agencja Kosmiczna) zapowiedziała publikację pierwszych pełnowymiarowych obrazów i danych spektroskopowych z teleskopu Webba na 12 lipca. Jednak już 11 lipca prezydent USA Joe Biden, wiceprezydent Kamala Harris oraz administrator NASA Bill Nelson ujawnili podczas konferencji prasowej z Białego Domu pierwsze z pełnowymiarowych zdjęć z teleskopu Webba, przedstawiające gromadę galaktyk SMACS 0723 (więcej w tekście: Prezydent USA pokazał pierwszy obraz głębokiego kosmosu wykonany przez JWST). Wcześniej pojawiały się także obrazy testowe z kalibracji różnych instrumentów teleskopu. Specjaliści z NASA publikując je podgrzewali atmosferę twierdzeniami, że wydajność obserwatorium jest większa niż się spodziewano. I mieli rację.

Mgławica Carina

Pierwsze zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Poza wspomnianą wcześniej gromadą galaktyk SMACS 0723, JWST zobrazował Mgławicę Carina - jedną z największych i najjaśniejszych mgławic na niebie, znajdującą się około 7600 lat świetlnych od nas w kierunku konstelacji Kilu. Mgławice to gwiezdne żłobki, w których tworzą się gwiazdy. Mgławica Carina jest domem dla wielu masywnych gwiazd, kilka razy większych od Słońca.

Obrazując Mgławicę Carina JWST pokazał swoje zdolności do zaglądania przez przesłaniający obiekt zainteresowania pył. Ujawnił wyłaniające się gwiezdne żłobki i pojedyncze gwiazdy, które są całkowicie ukryte na zdjęciach wykonywanych w świetle widzialnym. Ten krajobraz nazwany „kosmicznymi klifami” jest w rzeczywistości krawędzią gwiezdnego żłobka o nazwie NGC 3324 w północno-zachodnim rogu Mgławicy Carina.

Widoczne na obrazie „góry” czy „szczyty” (lepiej widoczne na obrazie ilustrującym tekst) – niektóre wznoszące się na wysokość około 7 lat świetlnych – są wypełnione błyszczącymi, młodymi gwiazdami zobrazowanymi w świetle podczerwonym. Obszar ten został wyrzeźbiony w mgławicy przez intensywne promieniowanie ultrafioletowe i wiatry gwiazdowe pochodzące od niezwykle masywnych, gorących, młodych gwiazd znajdujących się nad obszarem pokazanym na tym zdjęciu.

Promieniowanie ultrafioletowe z tych gwiazd wyrzeźbiło ścianę mgławicy, powoli ją erodując. Filary wznoszą się ponad świecącą ścianę gazu jakoś oparły się temu promieniowaniu. „Para”, która wydaje się unosić z ściany mgławicy, jest w rzeczywistości gorącym, zjonizowanym gazem i gorącym pyłem wypływającym z powodu nieustannego promieniowania.

WASP-96 b

Pierwsze zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Celem teleskopu Webba stała się też ogromna egzoplaneta WASP-96 b. To gazowy olbrzym, który nie ma bezpośredniego odpowiednika w naszym Układzie Słonecznym. Znajduje się blisko 1150 lat świetlnych od Ziemi i okrążą swoją gwiazdę co 3,4 dnia. Ma około połowę masy Jowisza, a jego odkrycie ogłoszono w 2014 roku. JWST wykonał najbardziej szczegółowe widmo atmosfery tej egzoplanety demonstrując swoją bezprecedensową zdolność do analizowania atmosfery planety odległej o ponad 1000 lat świetlnych.

Webb ujawnił jednoznaczną sygnaturę wody, oznaki zamglenia i dowody na istnienie chmur w atmosferze otaczającej gorącego, opuchniętego gazowego olbrzyma krążącego wokół odległej gwiazdy podobnej do Słońca. Obraz ten daje wgląd w przyszłość badań egzoplanet za pomocą JWST.

Pierwsze zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Widmo WASP-96 b przechwycone przez NIRISS jest nie tylko najbardziej szczegółowym widmem transmisyjnym (widmo transmisyjne powstaje poprzez porównanie światła gwiazd przefiltrowanego przez atmosferę planety podczas jej przemieszczania się z niefiltrowanym światłem gwiazdy wykrytym, gdy planeta znajduje się obok) w bliskiej podczerwieni atmosfery egzoplanety uchwyconej do tej pory, ale obejmuje również niezwykle szeroki zakres długości fal, w tym widzialne światło czerwone i część widma, które nie było wcześniej dostępne z innych teleskopów. Ta część widma jest szczególnie wrażliwa na wodę, a także inne kluczowe cząsteczki, takie jak tlen, metan i dwutlenek węgla.

Połączenie dużych rozmiarów, krótkiego okresu orbitalnego, wzdętej atmosfery i braku zanieczyszczającego światła z obiektów znajdujących się w pobliżu sprawia, że ​​WASP-96 b jest idealnym celem do obserwacji atmosferycznych.

NGC 3132

Pierwsze zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Międzynarodowa komisja zdecydowała też, że teleskop podczas pierwszego oficjalnego rozruchu spojrzy na Mgławicę Pierścień Południowy określaną też jako NGC 3132. To mgławica planetarna – rozszerzający się obłok gazu, otaczający umierającą gwiazdę. Ma średnicę prawie pół roku świetlnego i znajduje się około 2000 lat świetlnych od Ziemi.

Obserwując mgławicę w średniej podczerwieni, Webb odsłonił drugą, zakurzoną gwiazdę w centrum mgławicy z dużo większą szczegółowością. Gwiazda krąży blisko swojego towarzysza, okresowo wyrzucając warstwy gazu i pyłu. Razem wirujący duet stworzył fantastyczny krajobraz asymetrycznych muszli.

Słabsza gwiazda w centrum obrazu od tysięcy lat wyrzuca gaz i pył we wszystkich kierunkach. Webb pozwoli astronomom poznać znacznie więcej szczegółów dotyczących takich mgławic planetarnych jak ta – obłoki gazu i pyłu wyrzucane przez umierające gwiazdy. Dwie gwiazdy, które są zamknięte na ciasnej orbicie, kształtują lokalny krajobraz. Obrazy termowizyjne Webba przedstawiają nowe szczegóły w tym złożonym systemie. Gwiazdy są widoczne na obrazie z kamery Webba w bliskiej podczerwieni (NIRCam) po lewej stronie, podczas gdy obraz z instrumentu Webb's Mid-Infrared Instrument (MIRI) po prawej pokazuje po raz pierwszy, że druga gwiazda otoczona jest pyłem.

Każda powłoka reprezentuje epizod, w którym słabsza gwiazda straciła część swojej masy. Najszersze wyrzuty gazu w kierunku zewnętrznych obszarów obrazu zostały utworzone wcześniej. Te najbliżej gwiazdy są najnowsze. Śledzenie tych wyrzutów pozwala naukowcom przyjrzeć się historii systemu.

Jaśniejsza gwiazda jest na wcześniejszym etapie ewolucji i prawdopodobnie w przyszłości utworzy własną mgławicę planetarną.

Kwintet Stephana

Pierwsze zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Innym celem był też Kwintet Stephana znajdujący się około 290 milionów lat świetlnych stąd. To powiązana ze sobą grawitacyjnie zwarta grupa galaktyk. Została odkryta w 1877 roku. Cztery z pięciu galaktyk w kwintecie są uwikłane w kosmiczny taniec powtarzających się bliskich spotkań.

Teleskop Jamesa Webba ujawnił nieznane wcześniej informacje dotyczące struktury. Rzadko kiedy naukowcy widzą tak szczegółowo, w jaki sposób galaktyki oddziałujące wzajemnie na siebie wyzwalają powstawanie gwiazd i jak gaz w tych galaktykach jest zakłócany. Kwintet Stephana to fantastyczne „laboratorium” do badania tych procesów fundamentalnych dla wszystkich galaktyk.

Obraz pokazuje również wypływy napędzane przez supermasywną czarną dziurę w jednej z galaktyk grupy na poziomie szczegółowości nigdy wcześniej nie widzianym. Takie ciasne grupy galaktyk mogły być bardziej powszechne we wczesnym Wszechświecie, gdy przegrzana, opadająca materia mogła zasilać bardzo energetyczne czarne dziury.

To największy do tej pory obraz JWST. Zawiera ponad 150 milionów pikseli i składa się z prawie 1000 oddzielnych plików graficznych. Informacje z Webba dostarczają nowych informacji na temat tego, w jaki sposób interakcje galaktyczne mogły napędzać ewolucję galaktyk we wczesnym Wszechświecie. Obraz ozdabiają lśniące gromady milionów młodych gwiazd.

Wszystkie zdjęcie w pełnej rozdzielczości są dostępne w galerii na stronach NASA.

JWST

Następca legendarnego Kosmicznego Teleskopu Hubble'a został zaprojektowany tak, aby skupiał się na świetle podczerwonym, dając astronomom możliwość przyjrzenia się najwcześniejszym chwilom istnienia Wszechświata. Pozwoli on na znacznie dalsze i dokładniejsze zbadanie kosmosu niż funkcjonujący od ponad 30 lat teleskop Hubble'a. To zasługa m.in. mierzącego 6,5 metrów głównego lustra złożonego z pokrytych złotem berylowych sześciokątnych paneli.

Dzięki obserwacji w podczerwieni, teleskop Webba będzie w stanie spojrzeć na jedne z pierwszych gwiazd i galaktyk, w momencie, kiedy wciąż się tworzyły, około 200 mln lat po Wielkim Wybuchu. Pozwoli to w lepszy sposób zrozumieć ewolucję Wszechświata, a także m.in. proces tworzenia się gwiazd.

JWST będzie przyglądał się różnym zjawiskom kosmicznym, zbada atmosfery odległych planet i serca regionów gwiazdotwórczych otulone pyłem. Teleskop ma być nawet 100 razy potężniejszy od swojego poprzednika, który zmienił nasze rozumienie kosmosu w ciągu ostatnich 31 lat pracy.

 

Źródło: NASA, fot. NASA, ESA, CSA, and STScI